高频地波雷达复杂背景杂波信息提取

发布时间：2017-04-08 12:19

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【摘要】：高频地波雷达是一种超视距探测雷达,其垂直极化的电磁波可以沿海面传播到视距以外的地方,因此高频地波雷达常常被用来探测超低空飞行目标以及舰船目标等。但是在高频地波雷达的回波信号中,通常会有大量的杂波存在,这些杂波会影响雷达的检测性能,尤其是电离层杂波。所以对电离层杂波的检测提取显得尤为重要。基于电离层杂波与背景噪声的功率比,通过雷达选频可以降低电离层杂波功率,减小对目标检测的影响。此外,由于高频无线电波会与粗糙海面相互作用产生海杂波,因此高频地波雷达回波中的海杂波携带了海面的一些特征信息。基于此,高频地波雷达在海态信息反演中也有重要的应用价值,其具有覆盖范围广,可以全天候监测以及不易受恶劣环境影响的优势。本论文主要围绕电离层杂波的检测提取以及海面信息反演两个方面展开,主要内容如下:1.在电离层杂波检测提取方面,本文首先介绍了高频地波雷达回波中的主要杂波种类,重点讲述了电离层的结构以及高频无线电波在电离层中的传播机制,从而得到了电离层杂波的各种特征,为电离层杂波的检测提取奠定理论基础。然后,在距离多普图中,运用图像处理的方法,基于电离层杂波在幅度和扩展形态上的特性,通过二维Otsu分割算法以及区域特征识别算法对电离层杂波进行检测提取。在提取出电离层杂波后,本文进一步计算了电离层杂波与背景噪声功率比(杂噪比),杂噪比将作为雷达选频的一个参数输入到雷达选频系统。2.在海面信息反演方面,本文首先阐述了海面上与本文有关的关于海浪的一些背景理论,包括海面的波浪的形成原理及分类,用来描述海面波浪的统计学方法和谱方法等。然后定量地给出了一、二阶海杂波散射模型,将一、二阶海杂波的能量与海浪谱联系了起来,为海洋表面参数的反演提供了理论支撑。最后,在一、二阶海杂波模型的基础上,利用二阶海杂波和一阶海杂波的能量比得到均方根浪高;利用风速与有效浪高之间最为直接的正相关关系,建立了指数模型,以此来得到风速;对于风向,根据一阶海杂波的雷达截面积方程,可以得到正负Bragg峰能量比与风向的定量关系,进而可以求得风向。通过最小二乘法解决利用多波束法反演风向的风向模糊问题。
【关键词】：高频地波雷达 电离层杂波 海杂波 浪高 风场
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.93
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文主要研究内容11-13
• 第2章 杂波信号简介与电离层杂波特性13-22
• 2.1 高频地波雷达无源干扰信号13-16
• 2.1.1 海杂波13-15
• 2.1.2 地物杂波15
• 2.1.3 流星余迹干扰15
• 2.1.4 电离层杂波15-16
• 2.2 电离层结构及电磁波传播机理16-19
• 2.2.1 电离层结构16-17
• 2.2.2 电磁波在电离层中的传播机理17-19
• 2.3 电离层杂波特性19-21
• 2.3.1 杂波分类与传播路径19
• 2.3.2 电离层杂波传输特性19-20
• 2.3.3 电离层杂波信号特性20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 电离层杂波的检测提取22-38
• 3.1 电离层杂波检测提取综述22-23
• 3.2 一阶海杂波提取23-26
• 3.2.1 一阶海杂波特征23-24
• 3.2.2 一阶海杂波检测24
• 3.2.3 一阶海杂波检测识别实验24-26
• 3.3 阈值分割26-30
• 3.3.1 阈值分割技术简介26
• 3.3.2 二维最大类间方差算法26-28
• 3.3.3 RDP阈值分割实验28-30
• 3.4 电离层杂波检测识别30-36
• 3.4.1 基于区域特征杂波检测识别30-32
• 3.4.2 杂波的检测识别实验32-34
• 3.4.3 电离层杂波杂噪比计算34-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第4章 海态信息反演基础38-49
• 4.1 海洋动力学基础38-44
• 4.1.1 海面波浪理论简介38-40
• 4.1.2 随机海浪模型40-42
• 4.1.3 几种常用的海浪谱42-44
• 4.2 海杂波散射模型44-48
• 4.2.1 一阶海杂波模型44
• 4.2.2 二阶海杂波模型44-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第5章 海洋表面参数反演49-60
• 5.1 海洋表面有效浪高反演49-53
• 5.1.1 有效浪高反演算法49-50
• 5.1.2 有效浪高反演实验50-53
• 5.2 海洋表面风场反演53-59
• 5.2.1 风速反演53-54
• 5.2.2 风向反演54-55
• 5.2.3 风场反演实验55-59
• 5.3 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果65-67
• 致谢67

【参考文献】

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1 李伦;高频地波雷达海洋动力学参数反演与应用方法研究[D];武汉大学;2013年

  本文关键词：高频地波雷达复杂背景杂波信息提取，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：292865